三周期极小曲面（Triply Periodic Minimal Surfaces,TPMS）是一种平均曲率为零,且在三个方向均具有周期性的特殊曲面。通过三周期极小曲面复制扩展得到的TPMS点阵结构具有轻质和较强能量吸收的特点,不仅广泛应用在汽车、船舶、航空航天等工业领域,而且还引起了轻质结构设计领域研究者的密切关注。经历了长时间的生物演变过程,自然界存在着大量具有层级构造的生物,且相关研究表明层级设计可以提高结构的力学性能。但是现阶段层级设计的思想主要应用在传统蜂窝结构上,将其应用在TPMS点阵结构上的相关研究较少。因此,本文以TPMS为基础创建了一种新型的层级多孔结构并开展了如下研究工作:（1）层级多孔结构的构建。基于三周期极小曲面的复杂几何特征,一般的绘图软件很难精确构建其三维模型。因此,本文先通过数学软件K3DURF和逆向设计软件BLENDER得到层级多孔结构的基础TPMS单元,并将层级设计的思想应用在TPMS上,从而创建了一种新型的层级多孔结构。（2）层级多孔结构的有限元模型验证。为确保有限元分析结果的可靠性,本研究采取3D打印技术制造出了以不锈钢CX为基体材料的TPMS点阵结构,然后利用万能材料实验机对结构进行准静态轴向压缩实验,最后将实验结果与有限元分析结果进行比较,来验证层级多孔结构有限元模型的可靠性。（3）层级多孔结构的耐撞性研究。本文运用非线性有限元方法研究了边长胞数m、肋板数目n、肋板壁厚t1、曲面壁厚t2、内外曲面之间的距离D以及不同冲击速度和冲击角度对层级多孔结构耐撞性的影响,并对其变形模式进行了分析。根据各个变量对层级多孔结构耐撞性影响结果,选取两个对结构耐撞性影响较大的参数作为优化设计变量。以此为基础,进一步运用克里金（Kriging）代理模型和第二版非主导排序遗传算法（NSGA-II）相结合的多目标优化方法获取最优设计的层级多孔结构。此外,本文还将同等质量下的层级多孔结构与TPMS点阵结构进行了耐撞性比较,结果显示层级多孔结构具有更好的吸能特性。因此,不难得出层级多孔结构作为一种能量吸收结构,可以应用在实际冲击工程领域。